초음속/극초음속 풍동(MAF)의 성능 향상을 위한 개조 및 검증

Modificaion and Performance Test for improving ability of Supersonic/Hypersonic Wind Tunnel(MAF)

초음속 풍동은 실험하고자 하는 모델 주위에 인공적으로 초음속 유동장을 형성하여 모델에 작용하는 현상을 관찰 및 측정하는 실험 장비이다. 이러한 풍동 실험 장비는 비행체 설계에 있어 시제기를 제작하지 않고도 비행체 외형에 대한 공기역학적 특성을 파악하는데 유용하다. 본 연구에서는 러시아에서 제작된 초음속/극초음속 풍동(MAF : The Model Aerodynamic Facility)을 시험 시간 증가 및 활용성 증가를 목적으로 개조하였다. 안전성 확보 및 원격 작동을 위해 공압 밸브를 설치, 실험 시간의 증가를 위해 새 저장 탱크를 설치했다. 설치한 밸브와 탱크를 이용할 수 있도록 배관 시스템을 개조하였다. 또한 광학적 시험을 위하여 시험부의 광학창을 확장하였다. 개조 후 마하수 2,3,4에 대하여 성능 시험을 수행하였다. 유동가시화 기법중 하나인 Shadow graph 기법을 이용하여 초음속 유동장의 형성을 확인하였으며, 마하수 2,3,4에 대하여 Settling Chamber, Working section의 압력측정을 통해 성능 시험을 수행하였다. 결과로부터 해당 초음속 풍동에 사용가능한 모델 크기 및 시험 시간을 도출하였다.

Supersonic/Hypersonic wind tunnel is a facility which is intended to test and to observe the physical phenomena around a model by creating supersonic flow in the test section. In designing an airplane, the wind tunnel test is demanded to analyzing aerodynamic characteristics of the model without making a prototype. In this research, the model aerodynamic facility(MAF) is modified for the purpose of increasing running time and its functionality. New pneumatic valves for remote control was installed for safety requirement, and new air tanks was installed on MAF as well. A pipe system is also modified to use those new valves and tanks, and the ceiling and side glasses of the test section are switched to ones with the larger surface area. After the MAF modification, a test is performed at Mach 2, 3 and 4. In this test, shadow graph technique, one of the flow visualization methods, is used to visualize supersonic flow field. The pressure in the settling chamber and working section at Mach 2, 3 and 4 was measured in each case. As a result, the possible model size and running time are obtained.